JP2016529198A - 上側熱遮蔽体、これを含むインゴット成長装置及びこれを利用したインゴット成長方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、種結晶を用いて、るつぼに収容されたシリコン融液からインゴットを成長させる装置であって、前記インゴットを成長させるための一連の工程が行われる空間を提供するチャンバーと、前記チャンバーの内部に配置されたるつぼと、前記るつぼの外側に配置されたヒーター部と、前記種結晶を固定する種結晶チャックと、前記種結晶チャックと連結された昇降手段と、前記るつぼの上側に配置され、成長したインゴットが通過できるホールを有し、前記インゴットが通過できるホールのサイズを調節できる、上側熱遮蔽体と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、単結晶シリコンインゴットを生産するインゴット成長装置及びインゴット成長方法に関するものである。

半導体素子の材料として使用されるシリコン単結晶ウェハは、一般的にチョクラルスキー法（ＣＺ）によって製造された単結晶インゴットをスライスして製造する。

前記チョクラルスキー法によってシリコン単結晶インゴットを成長させる方法は、 石英るつぼに多結晶シリコンを溶融させた後、種結晶（seed）をシリコン融液（melt）の表面に浸漬させ（dipping）、種結晶を引上げて細長い結晶を成長させるネッキング(necking)工程と、結晶を直径方向に成長させて目標直径に形成するショルダーリング(shouldering)工程を経る。

以後、一定な直径を有するシリコン単結晶インゴットを所望の長さに成長させるボディグローイング(body growing)工程及びシリコン単結晶インゴットの直径を徐々に減少させて行き、シリコン融液とインゴットを分離するテーリング(tailing)工程を経ることで、シリコン単結晶インゴットを成長させることができる。

ところが、種結晶がシリコン融液(melt)に接触する時、接触された種結晶の下端部の温度が融液の表面温度で急激に上昇することになり、種結晶の下端部には熱衝撃(thermal shock)が加えられる。

そして、このような熱衝撃によって種結晶にせん断応力(shear stress)が引き起されて、融液接触部位に転位(dislocation)が発生する。このように、種結晶と融液接触部位から発生した転位は、結晶の成長時に下部に伝播され、単結晶の成長に否定的な影響を与え得る。

このため、従来では、転位が単結晶に伝播されることを防ぐために、単結晶製造工程の前半にダッシュネッキング(dash necking)工程を行っていた。

前記ダッシュネッキング工程は、単結晶を細長く引上げて転位を除去する技術である。普通のネッキング工程において成長した単結晶（ネック部）の直径は、３〜５ｍｍである。

仮に、前記ネック部の直径が５ｍｍを超えると、ネック部の内／外部の温度差によって発生するせん断応力の大きさが増加することになり、せん断応力の増加によって、転位の伝播速度がネック部の単結晶引上げ速度より大きくなって、種結晶の下端部に発生した転位が除去されない問題が発生し得るからである。ところが、このようなダッシュネッキング工程は、転位の除去という肯定的な効果もあるが、種結晶が高重量の単結晶を支える観点では、否定的な影響を与え得る。

即ち、転位の除去のために細く形成されたネック部には、単結晶の荷重が印加されるため、ネック部の破損による単結晶の墜落事故が発生し得る。

そして、現在４５０ｍｍの直径を有する単結晶は、工程の後半に行くと、その重さが１トンに達すると予想されるが、３〜５ｍｍの細いネック部としては１トンに達する単結晶の重さを支持できない問題点がある。

したがって、ネッキング工程を行うことなく、大口径の単結晶を成長させることができる技術が求められている。

一方、最近、半導体技術が発展して単結晶シリコンインゴットが高重量、大口径化するにつれて、シリコン原料のサイズが大きくなり、るつぼ内により多くの多結晶シリコンを積層する必要がある。

このため、多結晶シリコンを加熱するためのヒーターパワーが増加することになり、ヒーターパワーの増加に伴うインゴットのコスト上昇はもちろん、単結晶の成長過程における単結晶の有転位化向上及び製品の歩留まりが低下する問題が発生した。

本発明のインゴット成長装置及びインゴット成長方法は、前述した問題点を解決するためのものとして、インゴットの生産時、熱損失を減少させ、ネック部の直径を増加させて、転位発生のない大口径のインゴットを生産するインゴット成長装置及びインゴット成長方法を提供しようとする。

本実施例のインゴット成長装置は、種結晶を用いて、るつぼに収容されたシリコン融液からインゴットを成長させる装置であって、前記インゴットを成長させる工程が行われる空間を提供するチャンバー１０と、前記チャンバー１０の内部に配置され、前記シリコン融液を収容するるつぼと、前記るつぼを加熱するヒーター部と、前記種結晶を前記シリコン融液に浸漬させて引上げて、インゴットを成長させる昇降手段と、前記るつぼの上側に配置される断熱手段として、成長したインゴットが通過できるホールを有する上側熱遮蔽体と、を含み、前記上側熱遮蔽体には、前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを調節するホールサイズ調節部が装着され、前記ホールサイズ調節部を制御する駆動部が配置されたことを特徴とする。

また、本実施例のインゴット成長方法は、るつぼに多結晶シリコンを収容するステップと、前記るつぼの上側に設けられた前記上側熱遮蔽体のホールを閉鎖するステップと、前記るつぼの加熱によってシリコン融液を形成するステップと、前記シリコン融液に種結晶をディッピングするために、前記上側熱遮蔽体のホールを種結晶が通過できるサイズに開放し、前記種結晶を前記上側熱遮蔽体のホールに通過させるステップと、前記種結晶を用いたディッピング工程とネック部を形成するネッキング工程を完了した後、前記ネック部の直径を拡張するショルダーリング工程を行いながら、前記ネック部の直径拡張に従って前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを増加させるステップと、前記種結晶を用いてボディを形成するボディグローイング工程を行いながら、前記上側熱遮蔽体のホールを前記ボディより所定のサイズだけ大きく形成するステップと、前記種結晶を用いてテーリング工程を行うステップと、を含むことを特徴とする。

提案される本実施例によれば、上側熱遮蔽体の内部にホールサイズ調節部を装着して、種結晶が融液に浸漬される時に発生する熱衝撃を最小化することができるので、ネック部の直径を増加させることができるメリットがある。

そして、増加した直径のネック部を用いて、大口径の単結晶シリコンインゴットを安定的に生産することができるメリットがある。

また、本実施例によれば、シリコン融液の加熱時、ヒーターパワーを減少させて単結晶シリコンインゴットの品質を向上させ、コストを低減することができるメリットがある。

そして、本実施例によれば、インゴットの外側部の温度を精密に制御して、インゴットの欠陥を抑制することで、インゴットの品質を向上させることができるメリットがある。

本発明の実施例に係るホールのサイズを調節できる上側熱遮蔽体が備えられたインゴット成長装置の概略的な形状を示す。 本発明の実施例に係るホールのサイズを調節できる上側熱遮蔽体の断面を示す。 本発明の実施例に係る駆動部がホールサイズ調節部に動力を伝達する様子を示す。 本発明の実施例に係るホールサイズ調節部の分解斜視図である。 本発明の実施例に係る上側熱遮蔽体のホールの一部分が閉鎖された状態を示す。 本発明の実施例に係る上側熱遮蔽体のホールが開放された状態を示す。 本発明の実施例に係る上側熱遮蔽体が備えられたインゴット成長装置を利用してインゴットを成長させる方法を示すフローチャートである。

以下では、本実施例について添付される図面を参照して詳しく説明する。但し、本実施例が開示する事項から本実施例が有する発明の思想の範囲が定められることがあり、本実施例が有する発明の思想は、提案される実施例に対して構成要素の追加、削除、変更などの実施変形を含むといえる。

図１は、本発明の実施例に係るホールのサイズを調節できる熱遮蔽体が備えられたインゴット成長装置の概略的な形状を示す。

図１を参照すると、本発明の実施例に係るインゴット成長装置は、チャンバー１０と、シリコン融液を収容するるつぼ３００と、前記シリコン融液からインゴットを引上げるための種結晶６００を固定するための種結晶チャック６１０と、前記種結晶チャック６１０と連結され、種結晶チャック６１０を昇降及び回転させるための昇降手段（図示せず）と、前記るつぼ３００を加熱するヒーター部４００と、前記ヒーター部４００の側面で熱を遮蔽する側面熱遮蔽体５００と、前記シリコン融液の熱を遮蔽するための上側熱遮蔽体２００と、前記熱遮蔽体の内部に装着され、ホールのサイズを調節するホールサイズ調節部１４０と、前記ホールサイズ調節部１４０を作動させるための駆動部１１０と、前記上側熱遮蔽体２００の上側で成長したインゴットを冷却する水冷管７００と、前記駆動部１１０をはじめ、インゴット成長工程の全般を制御する制御部８００と、を含むことができる。

まず、前記チャンバー１０は、半導体などの電子部品の素材として用いられるウェハ用インゴットを成長させるための所定の工程が行われる空間を提供する。

そして、前記チャンバー１０の内部には、ホットゾーン構造物として、シリコン融液が収容されるるつぼ３００が配置され、前記るつぼ３００の下部には、荷重を支持するための支持構造体及び支持台が結合される。

そして、このような前記支持台には回転駆動装置が装着され、これによって、るつぼ３００が回転及び昇降することができる。

また、前記るつぼ３００の上側には、るつぼ３００のシリコン融液からインゴットを成長させるための種結晶６００を固定する種結晶チャック６１０が配置される。このような前記種結晶チャック６１０は、チャンバー１０の上部に配置される昇降手段によって、上下移動及び回転することができる。

即ち、前記昇降手段は、前記種結晶チャック６１０を上下に移動させて種結晶６００をシリコン融液に浸漬させた後、回転と同時に上昇させることで、インゴットを成長させることができる。

一方、前記るつぼ３００の外側には、多結晶シリコンを溶融させるために熱エネルギーを供給するヒーター部４００が配置され、ヒーター部４００の外側には、ヒーター部４００の熱がチャンバー１０の外部に放出されないように断熱する側面熱遮蔽体５００が設けられる。

そして、前記るつぼ３００の上側には、シリコン融液から成長したインゴットが通過できるホールを有し、シリコン融液から放出される熱を遮断する上側熱遮蔽体２００が設けられる。

ところで、前記インゴットを成長させる過程において、前記上側熱遮蔽体２００のホールのサイズを調節することができれば、大きな利点を有することができる。

例えば、多結晶シリコンの溶融時、前記ホールを完全に閉鎖して、るつぼ３００の上側に放出される熱を遮断することができる。また、種結晶を浸漬するディッピング(dipping)工程を行う時、前記ホールのサイズを種結晶６００が通過できるサイズに形成し、種結晶６００をシリコン融液と上側熱遮蔽体２００との間に位置するようにして種結晶６００を加熱した後、浸漬させることで、種結晶６００がシリコン融液に浸漬される時に受ける熱衝撃(thermal shock)を減少させることができる。

これによって、前記熱衝撃の減少により、転位(dislocation)発生が抑えられ、ネック部の直径を増加させることができ、直径が増加したネック部を用いて、高重量の大口径インゴットを安定的に成長させることができる。例えば、本実施例のインゴット成長装置は、４５０ｍｍ以上のインゴットを安定的に生産することができる。

また、ボディグローイング(Body Growing)工程が行われる時には、ホールのサイズをボディの直径に近づくように形成して、シリコン融液の熱を外部と遮断して熱損失を低減することができ、上側熱遮蔽体２００の外部では、インゴットの冷却時間を短縮させることができる利点がある。

したがって、本実施例の上側熱遮蔽体２００は、ホールのサイズを調節できるホールサイズ調節部１４０と、前記ホールサイズ調節部１４０と連結され、ホールサイズ調節部１４０を作動させるための駆動部１１０と、前記駆動部１１０を制御する制御部８００とをさらに含む。

前記ホールサイズ調節部１４０、駆動部１１０及び制御部８００を、図２を参照してより詳しく説明する。

図２は、ホールのサイズを調節できる上側熱遮蔽体２００の断面を示し、図３は、駆動部１１０によってホールサイズ調節部１４０が作動する様子を示す。

図２と図３を参照すると、前記上側熱遮蔽体２００の内部には、ホールサイズ調節部１４０に動力を伝達するためのギア軸１２０が駆動部１１０に結合され、前記ギア軸１２０から動力を伝達されて回転するギア１３０がホールサイズ調節部１４０と結合される。

より詳しく説明すると、前記上側熱遮蔽体２００には、成長したインゴットが通過するホールの側面に沿って、ホールサイズ調節部１４０が挿入されるための溝が構成され、前記溝の内部には、ホールサイズ調節部１４０が装着される。

そして、前記ホールサイズ調節部１４０の外周面の一側には、ギア１３０が配置され、前記ホールサイズ調節部１４０と連結される。

このような前記ギア１３０の上側には、ギア軸１２０が延長され、駆動部１１０に結合される。つまり、前記上側熱遮蔽体２００には、ギア軸１２０を配置するための垂直通路が設けられる。

即ち、前記上側熱遮蔽体２００の外部に配置される駆動部１１０がギア軸１２０を回転させると、前記ギア軸１２０の下端に結合されたギア１３０が回転し、回転するギア１３０と噛み合っている前記ホールサイズ調節部１４０が動力を伝達されて動作することができる。このような一連の動作は、前記駆動部１１０に連結された制御部８００によって制御される。

前記制御部８００は、ホールのサイズを調節するために別途に設けることができ、または、インゴット成長工程の全般を制御する中央制御部がこれに該当することもできる。

図４は、本発明の実施例に係るホールサイズ調節部１４０の分解斜視図である。

前記ホールサイズ調節部１４０の作動をより詳しく説明するために図４を参照すると、前記ホールサイズ調節部１４０は、一般的なカメラの絞りと同じように構成されて作動することができる。

例えば、前記ホールサイズ調節部１４０は、上側熱遮蔽体２００のホールを開閉するための複数の翼部１６０と、前記翼部１６０の上側に配置され、翼部１６０を軸回転させるための回転板１５０と、前記翼部１６０の下側で翼部１６０を支持する基板１８０と、を含むことができ、回転板１５０、翼部１６０及び基板１８０のそれぞれには、リング形状として、成長したインゴットを通過させるためのホール１５２、１６３、１８２が中央部に形成される。

そして、前記回転板１５０には、ギア１３０から動力を伝達されるために、円周面に沿ってギア１３０の歯車に噛み合うようにギア溝１５３が形成され、前記ギア１３０が回転するにつれて、回転板１５０はホール１５２、１６３、１８２の中心を軸に回転することができる。

また、前記回転板１５０は、翼部１６０の上側でスリップ回転可能に支持されるように、前記回転板１５０には複数個のカム溝１５１が外周縁に沿って等間隔に形成され、それぞれの翼部１６０の上部面に突出した駆動ピン１６１がカム孔に係合する。

これによって、前記回転板１５０が回転することで、駆動ピン１６１はそれぞれのカム溝１５１の内部で移動することになり、翼部１６０は、それぞれの端部に設けられた軸孔１６２（ヒンジ軸）を中心に軸回転可能になる。

即ち、それぞれの翼部１６０の端部には、ヒンジ軸となる軸孔１６２が形成され、回転板１５０から力を伝達されるための駆動ピン１６１が翼部１６０の上面の一側に形成される。

そして、前記軸孔１６２は、基板１８０から突出して翼部１６０が軸回転できるように支持する支持軸１８１と結合されており、それぞれの翼部１６０が軸孔１６２を回転軸に基板１８０の上側でスリップ回転することができる。

したがって、前記回転板１５０が回転して、前記カム溝１５１の内部に位置した駆動ピン１６１を移動させると、前記翼部１６０は軸回転し、この時、翼部１６０の一部は、回転方向に応じて上側熱遮蔽体２００のホールまたは上側熱遮蔽体２００の溝に選択的に位置することで、上側熱遮蔽体２００のホール１５２、１６３、１８２のサイズを調節することができる。

ホールサイズ調節部１４０のそれぞれの構成要素についてより詳しく説明すると、まず、前記翼部１６０は、少なくとも３個以上に形成することができ、翼部１６０の個数が多くほどホール１５２、１６３、１８２の開放または閉鎖時にホール１５２、１６３、１８２のサイズを精密に調節できるようになるので、少なくとも６個以上に構成することが、ホールサイズの調節と設計構造の側面において有利であるといえる。

そして、前記翼部１６０の一部が上側熱遮蔽体２００のホール１５２、１６３、１８２に位置する時には、シリコン融液の熱を遮断しなければならないので、翼部１６０は、反射率が高く、高温安定性が保障され、シリコン融液の汚染を防止することができる材質で構成される。

例えば、前記翼部１６０は、高純度の石英、グラファイト(graphite)または高純度の炭素合成物(Ｍ／Ｉ １．０ｐｐｍ以下)で構成され、表面は、反射率が高い熱分解グラファイト(Pyrolytic graphite)でコーティングされる。

つまり、前記翼部１６０は、複数個で構成され、それぞれの端部には、軸孔１６２が設けられ、上面の一側には、駆動ピン１６１が備えられ、高純度の炭素材質で構成される。

そして、前記回転板１５０には、駆動ピン１６１が係合するカム溝１５１が翼部１６０の個数だけ構成され、ギア１３０と対応するギア１３０溝が外周面に沿って少なくとも一部区間に設けられる。そして、回転板１５０の角には、前記回転板１５０、翼部１６０及び基板１８０を順に固定するための係止部１５４が１つ以上設けられる。

また、前記基板１８０の外縁部には、回転板１５０の係止部１５４が係合する係止溝が設けられており、前記翼部１６０がスリップ回転及び支持されるようにするために、基板１８０の上面には、翼部１６０の軸孔１６２に対応する支持軸１８１が設けられる。

図５は、本発明の実施例に係る上側熱遮蔽体２００のホールのサイズが縮小した状態を示し、図６は、上側熱遮蔽体２００のホールが開放された状態を示す。

図５を参照すると、前記上側熱遮蔽体２００のホールに翼部１６０の一部が配置され、ホールのサイズが縮小した状態を示す。仮に、駆動部１１０によって翼部１６０がさらに回転することになると、ホールを完全に閉鎖することも可能であるだろう。即ち、駆動部１１０がギア軸１２０を回転させる程度に応じてホールの閉鎖程度を調節することができる。

図６を参照すると、前記翼部１６０の全部が上側熱遮蔽体２００の溝に位置して、上側熱遮蔽体２００のホールが完全に開放されている。前記駆動部１１０は、回転板１５０をホールが閉鎖される回転方向と反対方向に回転させて前記翼部１６０が溝に位置するようにして、ホールが開放されるようにすることができる。

即ち、前記駆動部１１０は、ギア軸１２０の回転方向と回転程度を調節して、上側熱遮蔽体２００のホールサイズ調節部１４０を制御することで、上側熱遮蔽体２００のホールのサイズを調節することができる。

前述した本発明の構成要素を利用して単結晶シリコンインゴットを生産する工程を図７を参照して説明する。

図７は、前記上側熱遮蔽体２００を備えたインゴット成長装置を利用してインゴットを成長させる方法を説明するためのフローチャートである。

後述するインゴット成長工程に係る上側熱遮蔽体２００のホールのサイズは、制御部８００によって制御されるものとみなす。

まず、前記るつぼ３００に多結晶シリコンが充填され、上側熱遮蔽体２００のホールは、ホールサイズ調節部１４０によって完全に閉鎖されるようにする。

つまり、前記駆動部１１０でギア軸１２０を回転させて、ホールサイズ調節部１４０の翼部１６０が上側熱遮蔽体２００のホールを完全に遮蔽するようにする。

以後、ヒーター部４００は、るつぼ３００に熱を加えて多結晶シリコンを溶融させる。この時、前記上側熱遮蔽体２００によって、るつぼ３００の上側は完全に閉鎖されるので、ヒーター部４００の熱損失を低減することができる（Ｓ１０１）。

その次に、ディッピング(dipping)工程のために、種結晶６００と種結晶チャック６１０は、昇降手段によって下降し、駆動部１１０は、ホールサイズ調節部１４０を作動させて、種結晶６００が通過できるほどに上側熱遮蔽体２００のホールを開放する。前記開放されたホールを種結晶６００が通過してシリコン融液と上側熱遮蔽体２００との間の空間に位置する。そして、種結晶６００がシリコン融液から伝達される熱によって十分に加熱され、種結晶６００とシリコン融液の温度差が小さくなると、種結晶６００をさらに下降させてシリコン融液に浸漬する。

この時、上側熱遮蔽体２００とシリコン融液との間で種結晶６００が加熱される温度は、１０００℃以上となる必要があり、好ましくは、１２００℃以上に加熱される。種結晶６００とシリコン融液との温度差が小さいほど熱衝撃(Thermal stress)を減少させることができ、熱衝撃による転位の発生も抑制することができるからである（Ｓ１０２）。

以後、ネッキング(Necking)工程が開始される。本実施例では、種結晶６００が１２００℃の温度で十分に加熱された後に浸漬されるようにして、ネック部の熱衝撃が２．０Ｍｐａ以下（好ましくは１．５Ｍｐａ以下）に形成される。そして、熱衝撃による転位の発生も抑制されるので、前記ネック部の直径を５．５ｍｍ以上に形成しても無転位のインゴットを生産することができるようになる。

この時、前記昇降手段は、種結晶６００の引上げ速度(Pulling speed)を４．０ｍｍ／ｍｉｎ以下に維持し、好ましくは、２．０ｍｍ／ｍｉｎ以下となるようにする（Ｓ１０３）。

前記ネッキング工程が完了した後、結晶を直径方向に成長させて目標直径に形成するショルダーリング(Shouldering)工程が行われる。この時、前記駆動部１１０は、ショルダー部の直径増加に合わせて上側熱遮蔽体２００のホールのサイズを増加させて、シリコン融液の熱損失を最小化し、固液界面の温度勾配Ｇを制御して、インゴットの欠陥発生を抑制することができる（Ｓ１０４）。

以後、ボディグローイング(Body growing)工程が行われるが、ネック部の直径が向上して高重量に耐えられるので、大口径のボディを形成することができる。例えば、別途の装置なしに直径が４５０ｍｍ以上であるインゴットを生産することができる。

この時、前記駆動部１１０は、ホールサイズ調節部１４０を作動させてホールのサイズをインゴットの直径が形成される付近まで翼部１６０を配置させ、特に、この時インゴットの外側部と翼部１６０の距離を制御して、固液界面の温度勾配Ｇを制御することができ、シリコン融液の熱が外部に漏れることを遮断して、上側熱遮蔽体２００の上側でインゴットの冷却速度を増加させることができるメリットがある。

例えば、前記駆動部１１０は、ホールサイズ調節部１４０とインゴットの衝突を防止するために、ショルダーリングとボディグローイング工程時、ホールのサイズをインゴットの直径に１０ｍｍ以上の距離を有するように形成することができる。この時、前記昇降手段は、種結晶６００の引上げ速度を０．３〜１．０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で維持するようにすることが好ましい。

一方、インゴットの欠陥発生について簡略に説明すると、単結晶成長時、シリコン融液が固体結晶化されるにつれて、ベイカンシー型(vacancy-type)とインタースティシャル型(interstitial-type)の点欠陥(point defect)が発生し、以後、インゴットが継続的に引上げられるにつれて境界であった部分が冷却されることによって、ベイカンシ点欠陥とインタースティシャル点欠陥が互いに結合して集塊を形成し、ベイカンシー欠陥とインタースティシャル欠陥を形成する。

前記のような欠陥は、単結晶の引上げ速度Ｖと固液界面での温度勾配Ｇとの比であるＶ／Ｇを特定範囲内で制御する方法を主に用いるが、上側熱遮蔽体２００のホールのサイズを調節すれば、前記温度勾配Ｇを精密に制御することができるようになって、前記欠陥の発生を抑制することができるようになる（Ｓ１０５）。

最後に、テーリング(tailing)工程を経ることで、大口径及び高品質のインゴットが生産される（Ｓ１０６）。

前述したようなインゴット成長装置によって、シリコン融液の加熱時、シリコン融液から流出する熱を遮断して熱損失を低減することができ、ネッキング工程が行われる前に種結晶６００を加熱して熱衝撃を減少させることで、ネック部の直径を向上させることができ、また、前記ネック部の直径向上によって、より安定的な大口径のインゴットを成長させることができるメリットがある。また、上側熱遮蔽体２００は、インゴットの外側部の温度を精密に調節することができるので、高品質のインゴットを生産することができるメリットがある。

以上、本発明は、図面に図示された一実施例を基に説明したが、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、このことから様々な変形及び均等な他実施例が可能であることを理解するはずである。

（付記）
（付記１）
種結晶を用いて、るつぼに収容されたシリコン融液からインゴットを成長させるインゴット成長装置であって、
前記インゴットを成長させる工程が行われる空間を提供するチャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置されたるつぼと、
前記るつぼの外側に配置されたヒーター部と、
前記種結晶を固定する種結晶チャックと、
前記種結晶チャックと連結された昇降手段と、
前記るつぼの上側に配置され、成長したインゴットが通過できるホールを有し、前記ホールのサイズを調節できる、上側熱遮蔽体と、
を含むことを特徴とする、インゴット成長装置。
（付記２）
前記上側熱遮蔽体は、前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを調節するホールサイズ調節部を含むことを特徴とする、付記１に記載のインゴット成長装置。
（付記３）
前記ホールサイズ調節部を駆動することができる駆動部を含むことを特徴とする、付記２に記載のインゴット成長装置。
（付記４）
前記ホールサイズ調節部は、
前記上側熱遮蔽体のホールを開閉するための複数の翼で構成された翼部と、
前記翼部の上側に配置され、翼部を移動させるための回転板と、
前記翼部の下側に配置され、翼部を支持するための基板と、
を含むことを特徴とする、付記３に記載のインゴット成長装置。
（付記５）
前記翼部、回転板及び基板は、リング形状に構成され、前記成長したインゴットを通過させるための開口が中央部に設けられたことを特徴とする、付記４に記載のインゴット成長装置。
（付記６）
前記翼部の少なくとも一部が前記開口に選択的に位置して、前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを調節することを特徴とする、付記４に記載のインゴット成長装置。
（付記７）
前記翼部は、高純度の石英、グラファイトまたは高純度の炭素合成物のいずれか１つで構成されたことを特徴とする、付記４に記載のインゴット成長装置。
（付記８）
前記翼部の表面は、熱分解グラファイトでコーティングされたことを特徴とする、付記７に記載のインゴット成長装置。
（付記９）
前記上側熱遮蔽体の内部には通路が設けられ、前記通路には駆動部と連結されたギア軸が配置され、前記ギア軸の端部にはギアが設けられ、前記ギアと噛み合うギア溝が前記回転板の外周面に設けられたことを特徴とする、付記４に記載のインゴット成長装置。
（付記１０）
前記駆動部は、前記ギア軸を回転させて前記上側熱遮蔽体のホールを漸次開閉することを特徴とする、付記９に記載のインゴット成長装置。
（付記１１）
インゴット成長工程に従って、前記駆動部を介して前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを制御する制御部を含むことを特徴とする、付記１０に記載のインゴット成長装置。
（付記１２）
インゴット成長装置の内部に配置され、シリコン融液を収容するるつぼの熱を外部と遮蔽する上側熱遮蔽体であって、
前記るつぼの上側に配置され、インゴットが通過できるホールを備えた断熱手段と、
前記断熱手段に装着され、前記断熱手段のホールのサイズを連続的に調節できるホールサイズ調節部と、
前記ホールサイズ調節部を駆動する駆動部と、
を含むことを特徴とする、上側熱遮蔽体。
（付記１３）
前記ホールサイズ調節部は、
前記断熱手段のホールを開閉するための複数の翼で構成された翼部と、
前記翼部の上側に配置され、翼部を移動させるための回転板と、
前記翼部の下側に配置され、翼部を支持するための基板と、
を含むことを特徴とする、付記１２に記載の上側熱遮蔽体。
（付記１４）
るつぼに多結晶シリコンを収容するステップと、
前記るつぼの上側に設けられた上側熱遮蔽体のホールを閉鎖するステップと、
前記るつぼの加熱によってシリコン融液を形成するステップと、
前記上側熱遮蔽体のホールを種結晶が通過できるサイズに開放した後、前記種結晶を前記上側熱遮蔽体のホールに通過させるステップと、
前記種結晶を用いてインゴットを成長させながら、前記インゴットの直径拡張に従って前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを増加させるステップと、
前記種結晶を用いてボディを形成するボディグローイング工程を行いながら、前記上側熱遮蔽体のホールを前記ボディより所定のサイズだけ大きく形成するステップと、
前記種結晶を用いてテーリング工程を行うステップと、
を含むことを特徴とする、インゴット成長方法。
（付記１５）
前記種結晶のディッピング前に、前記種結晶を１２００℃以上に加熱して、前記種結晶が前記シリコン融液に浸漬される時の熱衝撃が１．５Ｍｐａ以下で発生するようにすることを特徴とする、付記１４に記載のインゴット成長方法。
（付記１６）
前記ボディグローイング工程時、前記上側熱遮蔽体のホールは前記ボディの直径より１０ｍｍ以上大きく形成されたことを特徴とする、付記１４に記載のインゴット成長方法。
（付記１７）
前記ネッキング工程時、前記ネック部の直径を５．５ｍｍ以上に形成することを特徴とする、付記１４に記載のインゴット成長方法。

本実施例は、ウェハ用インゴットを生産するためのインゴット成長装置であるので、産業上の利用可能性がある。

Claims (17)

1. 種結晶を用いて、るつぼに収容されたシリコン融液からインゴットを成長させるインゴット成長装置であって、
   前記インゴットを成長させる工程が行われる空間を提供するチャンバーと、
   前記チャンバーの内部に配置されたるつぼと、
   前記るつぼの外側に配置されたヒーター部と、
   前記種結晶を固定する種結晶チャックと、
   前記種結晶チャックと連結された昇降手段と、
   前記るつぼの上側に配置され、成長したインゴットが通過できるホールを有し、前記ホールのサイズを調節できる、上側熱遮蔽体と、
   を含むことを特徴とする、インゴット成長装置。
2. 前記上側熱遮蔽体は、前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを調節するホールサイズ調節部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のインゴット成長装置。
3. 前記ホールサイズ調節部を駆動することができる駆動部を含むことを特徴とする、請求項２に記載のインゴット成長装置。
4. 前記ホールサイズ調節部は、
   前記上側熱遮蔽体のホールを開閉するための複数の翼で構成された翼部と、
   前記翼部の上側に配置され、翼部を移動させるための回転板と、
   前記翼部の下側に配置され、翼部を支持するための基板と、
   を含むことを特徴とする、請求項３に記載のインゴット成長装置。
5. 前記翼部、回転板及び基板は、リング形状に構成され、前記成長したインゴットを通過させるための開口が中央部に設けられたことを特徴とする、請求項４に記載のインゴット成長装置。
6. 前記翼部の少なくとも一部が前記開口に選択的に位置して、前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを調節することを特徴とする、請求項４に記載のインゴット成長装置。
7. 前記翼部は、高純度の石英、グラファイトまたは高純度の炭素合成物のいずれか１つで構成されたことを特徴とする、請求項４に記載のインゴット成長装置。
8. 前記翼部の表面は、熱分解グラファイトでコーティングされたことを特徴とする、請求項７に記載のインゴット成長装置。
9. 前記上側熱遮蔽体の内部には通路が設けられ、前記通路には駆動部と連結されたギア軸が配置され、前記ギア軸の端部にはギアが設けられ、前記ギアと噛み合うギア溝が前記回転板の外周面に設けられたことを特徴とする、請求項４に記載のインゴット成長装置。
10. 前記駆動部は、前記ギア軸を回転させて前記上側熱遮蔽体のホールを漸次開閉することを特徴とする、請求項９に記載のインゴット成長装置。
11. インゴット成長工程に従って、前記駆動部を介して前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを制御する制御部を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のインゴット成長装置。
12. インゴット成長装置の内部に配置され、シリコン融液を収容するるつぼの熱を外部と遮蔽する上側熱遮蔽体であって、
    前記るつぼの上側に配置され、インゴットが通過できるホールを備えた断熱手段と、
    前記断熱手段に装着され、前記断熱手段のホールのサイズを連続的に調節できるホールサイズ調節部と、
    前記ホールサイズ調節部を駆動する駆動部と、
    を含むことを特徴とする、上側熱遮蔽体。
13. 前記ホールサイズ調節部は、
    前記断熱手段のホールを開閉するための複数の翼で構成された翼部と、
    前記翼部の上側に配置され、翼部を移動させるための回転板と、
    前記翼部の下側に配置され、翼部を支持するための基板と、
    を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の上側熱遮蔽体。
14. るつぼに多結晶シリコンを収容するステップと、
    前記るつぼの上側に設けられた上側熱遮蔽体のホールを閉鎖するステップと、
    前記るつぼの加熱によってシリコン融液を形成するステップと、
    前記上側熱遮蔽体のホールを種結晶が通過できるサイズに開放した後、前記種結晶を前記上側熱遮蔽体のホールに通過させるステップと、
    前記種結晶を用いてインゴットを成長させながら、前記インゴットの直径拡張に従って前記上側熱遮蔽体のホールのサイズを増加させるステップと、
    前記種結晶を用いてボディを形成するボディグローイング工程を行いながら、前記上側熱遮蔽体のホールを前記ボディより所定のサイズだけ大きく形成するステップと、
    前記種結晶を用いてテーリング工程を行うステップと、
    を含むことを特徴とする、インゴット成長方法。
15. 前記種結晶のディッピング前に、前記種結晶を１２００℃以上に加熱して、前記種結晶が前記シリコン融液に浸漬される時の熱衝撃が１．５Ｍｐａ以下で発生するようにすることを特徴とする、請求項１４に記載のインゴット成長方法。
16. 前記ボディグローイング工程時、前記上側熱遮蔽体のホールは前記ボディの直径より１０ｍｍ以上大きく形成されたことを特徴とする、請求項１４に記載のインゴット成長方法。
17. 前記ネッキング工程時、前記ネック部の直径を５．５ｍｍ以上に形成することを特徴とする、請求項１４に記載のインゴット成長方法。

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